JP4252665B2

JP4252665B2 - Ｅｌ素子

Info

Publication number: JP4252665B2
Application number: JP10119599A
Authority: JP
Inventors: 克人長野; 卓武石; 勝高山; 武史野村
Original assignee: アイファイヤーアイピーコーポレイション
Priority date: 1999-04-08
Filing date: 1999-04-08
Publication date: 2009-04-08
Anticipated expiration: 2019-04-08
Also published as: CA2334684C; CA2334684A1; KR20010071418A; CN100344209C; WO2000062583A1; JP2000294381A; EP1094689A4; EP1094689B1; US6891329B2; TW463527B; CN1300522A; KR100395632B1; DE60013384D1; EP1094689A1; US20010015619A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄型でかつ平板状の表示手段として好適に用いられるＥＬ素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上下の絶縁体薄膜の間に無機化合物からなる発光層を設けて交流で駆動するＥＬ素子は、輝度特性、安定性に優れ、各種のディスプレーとして、全工程を薄膜プロセスで製造されたものが実用化されている。図２にこの種の発光素子の基本構造を示す。
【０００３】
ガラス基板２１上にＩＴＯ等の透明電極２２、薄膜第１絶縁体層２３、ＺｎＳ：Ｍｎ等のエレクトロルミネセンスを生じる蛍光体物質からなる薄膜発光層２４、更にその上に薄膜第２絶縁体層２５、Ａｌ薄膜等の背面電極２６からなる多層薄膜構造を有しており、透明なガラス基板側から発せられる光を利用するものである。
【０００４】
薄膜第１及び第２絶縁体層はＹ₂Ｏ₃、Ｔａ₂Ｏ₅、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＢａＴｉＯ₃、ＳｒＴｉＯ₃等の透明誘電体薄膜であり、スパッタリングや蒸着法により形成されている。
【０００５】
これらの絶縁体層は発光層内を流れる電流を制限し、薄膜ＥＬ素子の動作の安定性、発光特性の改善に寄与すると共に湿気や有害なイオンの汚染から発光層を保護し薄膜ＥＬ素子の信頼性を改善する重要な機能を果たす。
【０００６】
しかし、このような素子においては、実用上の問題点もある。すなわち、素子の絶縁破壊を広い面積にわたって皆無にすることが困難であり歩留まりが低いことや、絶縁体層に電圧が分割印加されるために発光に必要な素子に印加する駆動電圧が高くなることである。
【０００７】
絶縁破壊の問題に関しては、絶縁耐圧特性の良好な絶縁体材料を用いることが望ましい。また、発光駆動電圧に関しては絶縁体層への印加電圧の分割分を少なくするために絶縁体層の容量を大きくすることが好ましい。またこのような交流駆動型薄膜ＥＬ素子の動作原理上、発光に寄与する発光層内を流れる電流は絶縁体層の容量にほぼ比例する。従って絶縁体層の容量を大きくすることは駆動電圧を低下させると共に発光輝度を高くする点でも重要である。
【０００８】
このために、スパッタ法で形成した高誘電率の強誘電体ＰｂＴｉＯ₃膜を絶縁体層として採用することにより低電圧駆動が試みられている。このＰｂＴｉＯ₃スパッタ膜は最高１９０の比誘電率で０．５ＭＶ／cmの絶縁耐圧を示すが、ＰｂＴｉＯ₃膜の成膜時の基板温度は６００℃程度の高温が必要であり、ガラス基板を使った従来の薄膜ＥＬ素子では製造が難しい。このほか、強誘電体膜としてスパッタ法によるＳｒＴｉＯ₃膜も知られている。ＳｒＴｉＯ₃スパッタ膜の比誘電率は１４０、絶縁破壊電圧は１．５〜２ＭＶ／cmである。この膜は、成膜温度は４００℃であるが、またスパッタ成膜中にＩＴＯ透明電極を還元して黒化させるので、ガラス基板を使った薄膜型の薄膜ＥＬ素子での実用化には問題があった。
【０００９】
この問題を解決する一つの手段として、ガラス基板に高い軟化点を有し、高温で処理できるものを採用することも考えられるが、この場合、基板の価格が高価になるとともに、この場合でも処理温度は６００℃が上限であった。
【００１０】
また、別の解決手段として絶縁体層を薄くして用いると、絶縁耐圧が十分でなかったので、ＩＴＯ膜のエッジ部で絶縁破壊が生じやすくなり、大面積、大表示容量のディスプレイの実現の阻害要因となっていた。
【００１１】
このように従来の薄膜ＥＬ素子では高い駆動電圧が要求され、このため高耐電圧の高価な駆動回路が必要であったし、表示装置として高価格なものにならざるを得ず、また大面積化も困難であった。
【００１２】
これらの問題に対し、図３に示すような、セラミック基板３１と、厚膜第１電極３２と、高誘電率セラミック第１絶縁体層３３からなる積層セラミック構造体の上に、薄膜発光層３４と薄膜第２絶縁体層３５と透明第２電極３６を設けたＥＬ素子が知られている。
【００１３】
しかしながら、このＥＬ素子では、第１絶縁体層に低温焼結用のＰｂ系ペロブスカイト系の材料を用いており、絶縁耐圧が十分でないために層厚を厚くして用いる必要があった。このため、発光開始電圧を十分低く押さえることはできなかった。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、絶縁耐圧と、比誘電率が大きく、かつそれらの経時変化の小さい絶縁体層を使って、発光開始電圧や発光駆動電圧が低く、安定した発光が得られるＥＬ素子を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、下記（１）〜（４）の本発明によって達成される。
（１）電気絶縁性基板と、
所定のパターンに形成された第１電極と、
第１絶縁体層と、
エレクトロルミネセンスを生じる発光層と、
第２絶縁体層と、
第２電極層が順次積層された構造体のＥＬ素子において、
前記第１絶縁体層および前記第２絶縁体層の少なくとも一方が、主成分としてチタン酸バリウムを、副成分として酸化マグネシウムと、酸化マンガンと、酸化イットリウムと、酸化バリウムおよび酸化カルシウムから選択される少なくとも１種と、酸化ケイ素とを含有し、
チタン酸バリウムをＢａＴｉＯ₃に、酸化マグネシウムをＭｇＯに、酸化マンガンをＭｎＯに、酸化イットリウムをＹ₂Ｏ₃に、酸化バリウムをＢａＯに、酸化カルシウムをＣａＯに、酸化ケイ素をＳｉＯ₂にそれぞれ換算したとき、ＢａＴｉＯ₃１００モルに対する比率が、
ＭｇＯ：０．１〜３モル、
ＭｎＯ：０．０５〜１．０モル、
Ｙ₂Ｏ₃：１モル以下、
ＢａＯ＋ＣａＯ：２〜１２モル、
ＳｉＯ₂：２〜１２モル
であるＥＬ素子。
（２）前記電気絶縁性基板および前記第１絶縁体層は、セラミック材で形成されている上記（１）のＥＬ素子。
（３）ＢａＴｉＯ₃、ＭｇＯ、ＭｎＯおよびＹ₂Ｏ₃の合計に対し、ＢａＯ、ＣａＯおよびＳｉＯ₂が（Ｂａ_xＣａ_1-xＯ）_y・ＳｉＯ₂（ただし、０．３≦ｘ≦０．７、０．９５≦ｙ≦１．０５である。）として１〜１０重量％含有される上記（１）または（２）のＥＬ素子。
（４）前記第１電極が、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｗ、Ｍｏのいずれか１種またはこれらのいずれか１種以上を主成分とする合金である上記（２）または（３）のＥＬ素子。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的構成について詳細に説明する。
本発明のＥＬ素子の基本構成例を図１に示す。本発明のＥＬ素子は、電気絶縁性基板１１と所定のパターンに形成された第１電極１２と第１絶縁体層１３とからなる構造体と、さらにその上に設けられた真空蒸着、スパッタリング法、ＣＶＤ法等で形成されるエレクトロルミネセンスを生じる発光層１４と第２絶縁体層１５と、好ましくは透明電極からなる第２電極層１６とを有する基本構造を有し、第１絶縁体層１３および第２絶縁体層１５の少なくとも一方の材質が、次ぎに詳細に説明するような特定組成物であることを特徴としている。
【００１７】
発光層１４は、通常のＥＬ素子と同様であり、第２電極１６は通常の薄膜プロセスを使って設けられるＩＴＯ膜等を用いる。
【００１８】
好ましい発光層の材料としては、例えば、月刊ディスプレイ ’９８４月号最近のディスプレイの技術動向田中省作 p1〜10に記載されているような材料を挙げることができる。具体的には、赤色発光を得る材料として、ＺｎＳ、Ｍｎ／ＣｄＳＳｅ等、緑色発光を得る材料として、ＺｎＳ：ＴｂＯＦ、ＺｎＳ：Ｔｂ、ＺｎＳ：Ｔｂ等、青色発光を得るための材料として、ＳｒＳ：Ｃｅ、（ＳｒＳ：Ｃｅ／ＺｎＳ）ｎ、ＣａＣａ₂Ｓ₄：Ｃｅ、Ｓｒ₂Ｇａ₂Ｓ₅：Ｃｅ等を挙げることができる。
【００１９】
また、白色発光を得るものとして、ＳｒＳ：Ｃｅ／ＺｎＳ：Ｍｎ等が知られている。
【００２０】
これらのなかでも、上記ＩＤＷ(International Display Workshop)’97 X.Wu "Multicolor Thin-Film Ceramic Hybrid EL Displays" p593 to 596 で検討されている、ＳｒＳ：Ｃｅの青色発光層を有するＥＬに本発明を適用することにより特に好ましい結果を得ることができる。
【００２１】
発光層の膜厚としては、特に制限されるものではないが、厚すぎると駆動電圧が上昇し、薄すぎると発光効率が低下する。具体的には、蛍光材料にもよるが、好ましくは１００〜１０００nm、特に１５０〜５００nm程度である。
【００２２】
発光層の形成方法は、気相堆積法を用いることができる。気相堆積法としては、スパッタ法や蒸着法等の物理的気相堆積法や、ＣＶＤ法等の化学的気相堆積法を挙げることができる。これらのなかでもＣＶＤ法等の化学的気相堆積法が好ましい。
【００２３】
また、特に上記ＩＤＷに記載されているように、ＳｒＳ：Ｃｅの発光層を形成する場合には、Ｈ₂Ｓ雰囲気下、エレクトロンビーム蒸着法により形成すると、高純度の発光層を得ることができる。
【００２４】
発光層の形成後、好ましくは加熱処理を行う。加熱処理は、基板側から電極層、絶縁層、発光層と積層した後に行ってもよいし、基板側から電極層、絶縁層、発光層、絶縁層、あるいはこれに電極層を形成した後にキャップアニールしてもよい。通常、キャップアニール法を用いることが好ましい。熱処理の温度は、好ましくは６００〜基板の焼結温度、より好ましくは６００〜１３００℃、特に８００〜１２００℃程度、処理時間は１０〜６００分、特に３０〜１８０分程度である。アニール処理時の雰囲気としては、Ｎ₂、Ａｒ、ＨｅまたはＮ₂中にＯ₂が０．１％以下の雰囲気が好ましい。
【００２５】
透明電極材料は、電界を効率よく発生させるため、比較的低抵抗の物質が好ましい。具体的には、錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、亜鉛ドープ酸化インジウム（ＩＺＯ）、酸化インジウム（Ｉｎ₂Ｏ₃）、酸化スズ（ＳｎＯ₂）および酸化亜鉛（ＺｎＯ）のいずれかを主組成としたものが好ましい。これらの酸化物はその化学量論組成から多少偏倚していてもよい。Ｉｎ₂Ｏ₃に対するＳｎＯ₂の混合比は、１〜２０wt％、さらには５〜１２wt％が好ましい。また、ＩＺＯでのＩｎ₂Ｏ₃に対するＺｎＯの混合比は、通常、１２〜３２wt％程度である。
【００２６】
第１絶縁体層に以下に詳細に説明する特定組成の強誘電体材料を用いる場合、基板、第１電極、第１絶縁体層が積層セラミック構造体であることが好ましい。この場合、第１絶縁体層と基板に同一の材料または同一の材料系を用いることができる。
【００２７】
第１絶縁体層は、チタン酸バリウム系の強誘電体からなり、主成分としてチタン酸バリウム、副成分として酸化マグネシウムと、酸化マンガンと、酸化バリウムおよび酸化カルシウムから選択されるすくなくとも１種と、酸化ケイ素とを含有する。チタン酸バリウムをＢａＴｉＯ₃に、酸化マグネシウムをＭｇＯに、酸化マンガンをＭｎＯに酸化バリウムをＢａＯに酸化カルシウムをＣａＯに、酸化ケイ素をＳｉＯ₂にそれぞれ換算したとき、絶縁体層中における各化合物の比率は、ＢａＴｉＯ₃１００モルに対しＭｇＯ：０．１〜３モル、好ましくは０．５〜１．５モル、ＭｎＯ：０．０５〜１．０モル、好ましくは０．２〜０．４モル、ＢａＯ＋ＣａＯ：２〜１２モル、ＳｉＯ₂：２〜１２モルである。
【００２８】
（ＢａＯ＋ＣａＯ）／ＳｉＯ₂は特に限定されないが、通常、０．９〜１．１とすることが好ましい。ＢａＯ、ＣａＯ、ＳｉＯ₂は、（Ｂａ_xＣａ_1-xＯ）_y・ＳｉＯ₂として含まれていてもよい。この場合、緻密な焼結体を得るためには、０．３≦ｘ≦０．７、０．９５≦ｙ≦１．０５とすることが好ましい。
【００２９】
（Ｂａ_xＣａ_1-xＯ）_y・ＳｉＯ₂の含有量は、ＢａＴｉＯ₃、ＭｇＯおよびＭｎＯの合計に対し、好ましくは、１〜１０重量％、より好ましくは４〜６重量％である。
【００３０】
なお、各酸化物の酸化状態は特に限定されず、各酸化物を構成する金属元素の含有量が上記範囲であればよい。
【００３１】
第１絶縁体層には、ＢａＴｉＯ₃に換算したチタン酸バリウム１００モルに対し、Ｙ₂Ｏ₃に換算して１モル以下の酸化イットリウムが副成分として含まれることが好ましい。Ｙ₂Ｏ₃含有量の下限は特にないが、十分な効果を実現するためには、０．１モル以上含まれることが好ましい。酸化イットリウムを含む場合、（Ｂａ_xＣａ_1-xＯ）_y・ＳｉＯ₂の含有量は、ＢａＴｉＯ₃、ＭｇＯ、ＭｎＯおよびＹ₂Ｏ₃の合計に対し、好ましくは、１〜１０重量％、より好ましくは４〜６重量％である。
【００３２】
なお、第１絶縁体層には他の化合物が含まれてもよいが、酸化コバルトは容量変化を増大させるので実質的に含まれないことが好ましい。
【００３３】
上記各副成分の限定理由は下記のとおりである。
酸化マグネシウムの含有量が前記範囲未満であると、容量の温度特性が劣化する。酸化マグネシウムの含有量が前記範囲を越えると、焼結性が急激に悪化し、緻密化が不十分となって絶縁耐圧の経時変化が大きくなり、薄い膜厚で使うことが難しくなる。
【００３４】
酸化マンガンの含有量が前記範囲未満であると、良好な耐還元性が得られず、第１電極に酸化されやすいＮｉを使ったときに、絶縁耐圧の経時変化が大きくなり、薄い膜厚で使うことが難しくなる。酸化マンガンの含有量が前記範囲を越えていると、容量の経時変化が大きくなり、発光素子の発光輝度の経時変化が大きくなる。
【００３５】
ＢａＯ＋ＣａＯや、ＳｉＯ₂、（Ｂａ_xＣａ_1-xＯ）_y・ＳｉＯ₂の含有量が少なすぎると容量の経時変化が大きくなり、発光素子の発光輝度の経時変化が大きくなる。含有量が多すぎると誘電率が急激に低下し、発光開始電圧が上昇し、また輝度が低下する。
【００３６】
酸化イットリウムは、絶縁耐圧の耐久性を向上させる。酸化イットリウムの含有量が前記範囲を越えると、容量が減少し、また、焼結性が低下して緻密化が不十分となることがある。
【００３７】
また、第１絶縁層中には、酸化アルミニウムが含有されていてもよい。酸化アルミニウムの添加は、焼結温度を低下させることができる。Ａｌ₂Ｏ₃に換算したときの酸化アルミニウムの含有量は、第１絶縁体層材料全体の１重量％以下が好ましい。酸化アルミニウムの含有量が多すぎると、逆に第１絶縁体層の焼結を阻害する。
【００３８】
第１絶縁体層の平均結晶粒径は、特に限定されるものではないが、上記組成とすることにより、微細な結晶が得られる。通常、平均結晶粒径は０．２〜０．７μm 程度である。
【００３９】
上記の積層セラミック構造体を用いる場合の第１電極層の導電材料は、特に限定されないが、主成分としてＡｇ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｗ等の金属の１種または２種以上や、これらの合金等を用いることができる。
【００４０】
基板の材料は、上記の積層セラミック構造体を用いる場合、特に限定されないが、Ａｌ₂Ｏ₃、及びＡｌ₂Ｏ₃に種々の目的、例えば焼成温度を調整する目的等でＳｉＯ₂、ＭｇＯ、ＣａＯ等添加したものを等を用いる。積層セラミック構造体を用いない場合には、通常のＥＬ素子で使われているガラス基板を用いることができるが、より高温での処理が可能な高融点ガラスが好ましい。
【００４１】
上記の積層セラミック構造体は、通常の記載方法により製造される。即ち基板となるセラミック原料粉末にバインダー混合してペーストを作り、キャスティング成膜し、グリーンシートを製造する。セラミックの内部電極となる第１電極は、グリーンシート上にスクリーン印刷法等により印刷される。
【００４２】
次いで、必要により、焼成を行ったのち、そのうえに、高誘電体材料粉末にバインダーを混合して作製されたペーストをスクリーン印刷法等で印刷して、焼成し積層セラミック構造体が作製される。
【００４３】
焼成は、脱バインダー処理を行ったのち、１２００〜１４００℃、好ましくは１２５０〜１３００℃で数十〜数時間行う。
【００４４】
また、焼成では、酸素分圧を１０^-8〜１０^-12気圧とすることが好ましい。この条件下では第１絶縁体層が還元雰囲気であるため、電極に安価な卑金属、例えばＮｉ、Ｃｕ、Ｗ、Ｍｏのいずれか１種またはこれらのいずれか１種以上を主成分とする合金等を使用することができる。この場合、必要に応じて、グリーンシートと第１電極のパターンの間に酸素の拡散防止層、例えば第１絶縁体層と同じ層を設けて焼成することができる。
【００４５】
還元性雰囲気中で焼成した場合、複合基板にはアニールを施すことが好ましい。アニールは、第１絶縁体層を再酸化するための処理であり、これにより絶縁耐圧の経時変化を小さくすることができる。
【００４６】
アニール雰囲気中の酸素分圧は、１０^-6気圧以上、特に１０^-5〜１０^-4気圧とすることが好ましい。酸素分圧が前記範囲未満であると絶縁体層または誘電体層の再酸化が困難であり、前記範囲を超えると内部導体が酸化する傾向にある。
【００４７】
アニールの際の保持温度は、１１００℃以下、特に５００〜１０００℃とすることが好ましい。保持温度が前記範囲未満であると絶縁体層または誘電体層の酸化が不十分となって寿命が短くなる傾向にあり、前記範囲を超えると電極層が酸化し、容量が低下するだけでなく、絶縁体素地、誘電体素地と反応してしまい、寿命も短くなる傾向にある。
【００４８】
なお、アニール工程は昇温および降温だけから構成してもよい。この場合、温度保持時間は零であり、保持温度は最高温度と同義である。また、温度保持時間は、０〜２０時間、特に２〜１０時間が好ましい。雰囲気用ガスには、加湿したＮ₂ガス等を用いることが好ましい。
【００４９】
積層セラミック構造体の作製法は、この外にも種々の方法を採用することができる。例えば、
【００５０】
（１）ＰＥＴ等のフィルムシートを用意し、その上に第１絶縁体層用の所定の誘電体材料を含むペーストを印刷法等で全面に印刷し、その上に第１電極用の導電材料を含むペーストのパターンをスクリーン印刷法等で形成し、その上に基板用のアルミナその他の添加物等含むペーストからなるグリーンシートを形成した積層体を作り、フィルムシートからはずして、焼結する。この場合には、フィルムシートと接していた面に発光層等を設けることになるが、この方法では、非常に平坦な面が得られるのが特徴である。
【００５１】
（２）予め焼成されたアルミナ等のセラミック基板を用意し、基板面に第１電極用の導電材料を含むペーストのパターンを印刷法等で形成し、その上に第１絶縁体層用の所定の誘電体材料を含むペーストをスクリーン印刷等で全面に印刷し、基板ごと焼結する方法
等を採用することができる。
【００５２】
ＥＬ素子では、互いに直交する第１電極と第２電極で画定された部分で発光表示を行うものであり、電極は電流供給の機能と画素表示の機能を兼ねるものであり、必要に応じて任意のパターンに形成される。
【００５３】
基板、第１電極、第１絶縁体層を積層セラミック構造体として作製する場合、第１電極のパターンはスクリーン印刷法により容易に形成できる。通常、ＥＬ素子のディスプレイにおいては極端に微細な電極パターンが要求されることはほとんどなく、スクリーン印刷法で十分であり、大面積に低コストで電極形成できる利点を有している。微細な電極パターンが要求される場合にはフォトリソグラフ技術を用いることもできる。
【００５４】
以上述べたように、本発明のＥＬ素子は交流型ＥＬ素子の重要な構成要素である第１絶縁体層および第２絶縁体層の少なくとも一方に、特定組成のセラミックを採用する。このセラミックは、比誘電率が２０００以上で、絶縁耐圧が１５０ＭＶ／ｍであり、ＥＬ素子の絶縁体層として好ましいものである。
【００５５】
この結果、従来セラミック構造体を用いたＥＬ素子では、第１絶縁体層の破壊を防ぐため、第１絶縁体層として３０〜４０μmの厚さが必要であったが、本発明では第１絶縁体層の厚みを１０μm以下、特に２〜５μmまで下げることができ、ＥＬ素子の発光駆動電圧を低くすることができる。このことは、同じ発光輝度で用いる場合には、低い駆動電圧で駆動できることを現しており、駆動回路の設計上極めて有効である。
【００５６】
また、絶縁破壊電圧が大きく、一定の電圧を印加したときの比誘電率の経時変化に優れるので、長時間安定した発光が得られる。
【００５７】
以上説明した積層セラミック構造体の上に、蒸着やスパッタ等の薄膜プロセスにより、発光層等を形成し本発明のＥＬ素子が得られる。
【００５８】
【実施例】
Ａｌ₂Ｏ₃粉末と添加物としてＳｉＯ₂、ＭｇＯ、ＣａＯの各粉末とを混合したものにバインダーを加えて混合し、ペーストとしたのちキャスティング成膜により厚さ１mmのセラミック基板となるグリーンシートを作製した。このセラミック前駆体上にスクリーン印刷によりＮｉペーストを０．３ｍｍ幅、ピッチ：０．５ｍｍのストライプ状のパターンを、膜厚：１μm に形成した。第１絶縁体層用の材料として、表１の組成を有する予焼粉末を含むペーストを作製し、これを電極パターンの形成されたグリーンシートのうえに全面に印刷した。この印刷の厚さは、焼成後に４μmになるようにした。
【００５９】
【表１】

【００６０】
このグリーンシートを、所定の条件下脱バインダー処理を行った後、加湿したＮ₂とＨ₂の混合ガス雰囲気（酸素分圧：１０^-9）で１２５０℃に一定時間保持して焼成し、上記の酸化処理を行い積層セラミック構造体を作製した。
【００６１】
次ぎにＺｎＳとＭｎの共蒸着法によりＺｎＳ：Ｍｎを０．３μmの厚さに真空蒸着した。特性の改善のためにＡｒ中で６５０〜７５０℃、２時間のアニールを行った。この後、Ｔａ₂Ｏ₃とＡｌ₂Ｏ₃の混合物からなるターゲットを用いてスパッタ法でＴａＡｌＯ絶縁体層を０．３μm形成し、第２絶縁体層とした。次ぎにスパッタ法により、ＩＴＯ膜を０．４μm形成し、前記のＮｉ厚膜ストライプ電極と直交する配置で０．３ｍｍ幅、０．５ｍｍピッチにエッチングし、透明ストライプ電極とした。
【００６２】
得られたＥＬ素子の発光開始電圧、および同様にして別途作製した第１絶縁体層の比誘電率と絶縁破壊電圧を表１に示す。また、比較例として添加物（ＭｎＯ等）を添加しないＢａＴｉＯ₃厚膜を用いたときの特性も示す。この場合、第１絶縁体層の絶縁破壊電圧が低いため、膜厚を１００μm となるように形成した。
【００６３】
従来の薄膜型のＥＬ素子の第１または第２絶縁体層に本発明で用いる特定組成ＢａＴｉＯ₃系強誘電体膜を設ける場合には、分子線エピタキシーを用いた共蒸着やイオンアシスト付のイオンビームスパッタ等を用いることができ、この場合にも、耐熱性のある基板を用いることにより、上述の積層セラミック構造体を使ったＥＬ素子と同様の効果が得られる。
【００６４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、基板と第１電極層と第１絶縁体層とを有する積層セラミック構造体の、第１絶縁体層として、特定組成のＢａＴｉＯ₃系の誘電体材料を用いたことにより、低電圧駆動が可能で、高電圧が印加されても絶縁破壊が生じ難く、長時間安定した発光が得られるＥＬ素子を得ることができる。
【００６５】
また、複合基板は、高温で焼成されているため、発光層を焼成温度以下の高温で熱処理することができるので、発光の安定化と輝度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＥＬ素子の断面を模式的に示したものである。
【図２】従来の薄膜ＥＬ素子の断面を模式的に示したものである。
【図３】従来の積層セラミック構造体を使ったＥＬ素子の断面を模式的に示したものである。
【符号の説明】
１１基板
１２第１電極層
１３第１絶縁体層
１４発光層
１５第２絶縁体層
１６第２電極層

Claims

電気絶縁性基板と、
所定のパターンに形成された第１電極と、
第１絶縁体層と、
エレクトロルミネセンスを生じる発光層と、
第２絶縁体層と、
第２電極層が順次積層された構造体のＥＬ素子において、
前記第１絶縁体層および前記第２絶縁体層の少なくとも一方が、主成分としてチタン酸バリウムを、副成分として酸化マグネシウムと、酸化マンガンと、酸化イットリウムと、酸化バリウムおよび酸化カルシウムから選択される少なくとも１種と、酸化ケイ素とを含有し、
チタン酸バリウムをＢａＴｉＯ₃に、酸化マグネシウムをＭｇＯに、酸化マンガンをＭｎＯに、酸化イットリウムをＹ₂Ｏ₃に、酸化バリウムをＢａＯに、酸化カルシウムをＣａＯに、酸化ケイ素をＳｉＯ₂にそれぞれ換算したとき、ＢａＴｉＯ₃１００モルに対する比率が、
ＭｇＯ：０．１〜３モル、
ＭｎＯ：０．０５〜１．０モル、
Ｙ₂Ｏ₃：１モル以下、
ＢａＯ＋ＣａＯ：２〜１２モル、
ＳｉＯ₂：２〜１２モル
であるＥＬ素子。
前記電気絶縁性基板および前記第１絶縁体層は、セラミック材で形成されている請求項１のＥＬ素子。
ＢａＴｉＯ₃、ＭｇＯ、ＭｎＯおよびＹ₂Ｏ₃の合計に対し、ＢａＯ、ＣａＯおよびＳｉＯ₂が（Ｂａ_xＣａ_1-xＯ）_y・ＳｉＯ₂（ただし、０．３≦ｘ≦０．７、０．９５≦ｙ≦１．０５である。）として１〜１０重量％含有される請求項１または２のＥＬ素子。
前記第１電極が、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｗ、Ｍｏのいずれか１種またはこれらのいずれか１種以上を主成分とする合金である請求項２または３のＥＬ素子。